TWI541151B - 車輛碰撞偵測系統與方法 - Google Patents

Description

車輛碰撞偵測系統與方法

本發明是有關於一種定位技術，且特別是有關於一種車輛碰撞偵測系統與方法。

在車輛的行進過程中，由於無法確保馬路上的每一個駕駛人都會遵守交通規則(例如，依交通號誌停止或行進等)，因此即使駕駛人本身的駕駛技術沒有問題，還是有可能會因為其他的失控車輛或者其他駕駛人的大意而肇生意外事故。

對於與預測其他車輛之撞擊或定位有關的技術，目前主要分為無線通訊定位與影像分析定位。無線通訊定位是在多個車輛上分別設置車載通訊設備，以形成車載網路，從而對此車載網路中的各車輛進行定位。此外，影像分析定位則是利用攝影鏡頭來擷取車輛周圍的影像，並對擷取到的影像進行分析，以對車輛周圍的物體進行定位。

然而，上述無線通訊定位必須在車載網路存在的條件下才能順利運作，且其定位精確度容易受到當前網路品質的影響， 而上述影像分析定位則需要較長的時間來處理所擷取到的影像，因此也無法針對突發事件作出即時反應。

有鑑於此，本發明提供一種車輛碰撞偵測系統與方法，其可預測未來可能會發生的碰撞，以提前執行緊急應變程序。

本發明提供一種車輛碰撞偵測系統，此系統包括感測單元組、偵測模組、定位估測模組及監測模組。感測單元組設置於車輛(以下統稱為本車)的外部或內部。感測單元組用以發射無線電波與雷射光，並且接收經由至少一物體反射的無線電波與雷射光。偵測模組耦接感測單元組，其用以根據經由所述物體反射的無線電波與雷射光決定本車附近是否存在至少一監視目標。定位估測模組耦接偵測模組，其用以在本車附近存在所述監視目標時，估測所述監視目標中的第一監視目標在未來的一警戒時間範圍內與本車之間的第一相對距離。監測模組耦接定位估測模組，其用以在第一相對距離符合碰撞發生條件時，執行本車的緊急應變程序。

在本發明的一實施例中，所述的感測單元組分別包括雷達單元與光達單元。

在本發明的一實施例中，所述的感測單元組至少包括四個感測單元組，並且此四個感測單元組分別設置在本車的第一側邊、第二側邊、第三側邊及第四側邊，其中第二側邊相對第一側 邊，並且第三側邊相對第四側邊。

在本發明的一實施例中，所述的偵測模組根據經由所述物體反射的無線電波個別的發射頻率、經由所述物體反射的無線電波個別的接收頻率，以及經由所述物體反射的雷射光個別的飛行時間，決定本車附近的所述監視目標。

在本發明的一實施例中，所述的偵測模組判斷經由所述物體中的第一物體反射的無線電波中的第一無線電波的第一接收頻率是否大於第一無線電波的第一發射頻率。當第一接收頻率大於第一發射頻率時，偵測模組更新第一物體的第一危險係數。當第一危險係數大於或等於第一門檻值時，偵測模組判斷經由第一物體反射的所述雷射光中的第一雷射光的第一飛行時間是否大於經由第一物體反射的所述雷射光中的第二雷射光的第二飛行時間，其中第一雷射光早於第二雷射光被發射。當第一飛行時間大於第二飛行時間時，偵測模組更新第一物體的第二危險係數。當第二危險係數等於或大於第二門檻值時，偵測模組將第一物體設為所述監視目標中的第一監視目標。

在本發明的一實施例中，所述的定位估測模組根據經由所述監視目標中的第一監視目標反射的多個特定雷射光個別的飛行時間，獲得第一監視目標與本車之間的至少一第二相對距離、至少一相對速度及至少一相對加速度，並且根據所述第二相對距離、所述相對速度及所述相對加速度，估測第一監視目標在未來的警戒時間範圍內與本車之間的第一相對距離。

在本發明的一實施例中，所述的第一相對距離包括一第一X軸相對距離與一第一Y軸相對距離，所述的第二相對距離包括至少一第二X軸相對距離與至少一第二Y軸相對距離，所述的相對速度包括至少一X軸相對速度與至少一Y軸相對速度，並且所述的相對加速度包括至少一X軸相對加速度與至少一Y軸相對加速度。定位估測模組根據第一監視目標與本車之間的第二X軸相對距離、X軸相對速度及X軸相對加速度，估測第一監視目標在未來的警戒時間範圍內與本車之間的第一X軸相對距離。定位估測模組根據第一監視目標與本車之間的第二Y軸相對距離、Y軸相對速度及Y軸相對加速度，估測第一監視目標在未來的警戒時間範圍內與本車之間的第一Y軸相對距離。當第一X軸相對距離為零且第一Y軸相對距離為零時，監測模組執行本車的緊急應變程序。

在本發明的一實施例中，所述的定位估測模組更根據預設網格單位將第一監視目標在未來的警戒時間範圍內與本車之間的第一相對距離轉換為網格距離。當網格距離為零時，監測模組判定第一相對距離符合碰撞發生條件，而執行本車的緊急應變程序。

在本發明的一實施例中，所述的監測模組更控制本車的螢幕即時顯示所述監視目標的分佈位置圖。分佈位置圖包括呈現所述監視目標個別與本車的目前相對位置，並且在分佈位置圖上標記所述監視目標個別的目前速度、目前加速度及/或所述監視目 標個別與本車之間的目前相對距離。

在本發明的一實施例中，所述的緊急應變程序包括控制本車的螢幕顯示警示訊息、控制本車的警示器輸出警示音、控制本車的安全氣囊裝置彈出安全氣囊，以及控制本車的無線通訊裝置發送緊急訊息的至少其中之一或其組合。

在本發明的一實施例中，所述的警示訊息與警示音的其中之一或其組合包括提示本車與第一監視目標未來可能的碰撞位置。

此外，本發明另提出一種車輛碰撞偵測方法，此方法包括：透過設置於本車之外部或內部的多個感測單元組，發射多個無線電波與多個雷射光，並且接收經由至少一物體反射的無線電波與雷射光；根據經由所述物體反射的無線電波與雷射光，決定本車附近是否存在至少一監視目標；在本車附近存在所述監視目標時，估測所述監視目標中的第一監視目標在未來的警戒時間範圍內與本車之間的第一相對距離；在第一相對距離符合碰撞發生條件時，執行本車的緊急應變程序。

基於上述，本發明透過設置在車輛(即，本車)外部或內部的感測單元組來發射電磁波與雷射光，並接收經由附近物體反射的電磁波與雷射光。然後，在分析所接收到的電磁波與雷射光之後，可選擇性地從這些物體中篩選出一個或多個監視目標，並且獲得此一個或多個監視目標在未來的一警戒時間範圍內與本車之間個別的相對距離。若所獲得的相對距離的至少其中之一符合預 設的碰撞發生條件，則立即執行緊急應變程序，從而有效降低車禍傷亡機率，甚至避免碰撞發生。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧車輛碰撞偵測系統

102、104、106、108‧‧‧側邊

101、103、105、107‧‧‧轉角處

11、31、51、52、53‧‧‧車輛

11_1~11_n‧‧‧感測單元組

112_1~112_n‧‧‧雷達單元

113-1~113_n‧‧‧光達單元

12‧‧‧偵測模組

13‧‧‧定位估測模組

14‧‧‧監測模組

15‧‧‧螢幕

16‧‧‧警示器

17‧‧‧安全氣囊裝置

18‧‧‧無線通訊裝置

32‧‧‧箭頭方向

33_1‧‧‧X軸方向

33_2‧‧‧Y軸方向

601‧‧‧本車

61‧‧‧分佈位置圖

611、612、613‧‧‧監視目標

S210、S220、S230、S240‧‧‧本發明之一實施例中車輛碰撞偵測方法各步驟

S402、S404、S406、S408、S410、S412、S414、S416‧‧‧本發明之一實施例中決定監視目標之流程各步驟

圖1A為根據本發明之一實施例所繪示的車輛碰撞偵測系統。

圖1B為根據本發明之一實施例所繪示的應用此車輛碰撞偵測系統的車輛。

圖2為根據本發明之一實施例所繪示的車輛碰撞偵測方法的流程圖。

圖3為根據本發明之一實施例所繪示的車輛碰撞偵測系統之使用情境示意圖。

圖4為根據本發明之一實施例所繪示的決定監視目標的流程示意圖。

圖5為根據本發明之另一實施例所繪示的車輛碰撞偵測系統之使用情境示意圖。

圖6為根據本發明之一實施例所繪示的監視目標的分佈位置圖的示意圖。

為提升車輛在行進間的安全性，本發明實施例提出一種車輛碰撞偵測系統，其可向本車四周發射無線電波與雷射光，並透過反射回來的無線電波與雷射光預測未來可能會發生的碰撞及碰撞位置，從而在碰撞實際發生前執行緊急應變程序，例如顯示警示訊息或發出警示音告知駕駛人即將發生碰撞及碰撞位置、控制安全氣囊裝置彈出安全氣囊，或者進一步控制本車的無線通訊裝置或駕駛人的行動裝置發送緊急訊息或撥打緊急電話等等，從而有效降低車禍傷亡機率及/或提升車禍發生後的災害處理效率。此外，在碰撞發生前(例如，碰撞發生前的危險警戒時間內)，根據本車未來可能會發生碰撞的位置，駕駛人也可以手動或由此系統自動執行加速、減速、向左閃避、向右閃避及/或煞車等防撞動作，從而避免碰撞發生。

此外，本發明實施例更揭示了對應的車輛碰撞偵測方法與可配置或應用上述車輛碰撞偵測系統的車輛。為了使本發明之內容更容易明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。

圖1A為根據本發明之一實施例所繪示的車輛碰撞偵測系統。請參照圖1A，車輛碰撞偵測系統10包括感測單元組11_1~11_n、偵測模組12、定位估測模組13及監測模組14。偵測模組12耦接至感測單元組11_1~11_n，定位估測模組13耦接至偵測模組12，並且監測模組14耦接至定位估測模組13。車輛碰撞偵測系統10可配置在各式車輛上，以下將以小客車作為應用此車 輛碰撞偵測系統的車輛之範例。然而，需明瞭的是，所述車輛還可以是電動車、機車或者大客車等各式交通工具，本發明不對其限制。

感測單元組11_1~11_n配置在本車的外部或內部。例如，感測單元組11_1~11_n可配置在車廂內的頂部或本車周圍等，本發明不對其限制。感測單元組11_1~11_n可以發射無線電波與雷射光，並且接收經由本車附近的至少一物體反射的無線電波與雷射光。感測單元組11_1~11_n分別包括至少一個雷達(Radio Detection and Ranging,RADAR)單元與至少一個光達(Light Detection and Ranging,LIDAR)單元。例如，感測單元組11_1包括雷達單元112_1與光達單元113_1，感測單元組11_2包括雷達單元112_2與光達單元113_2，並且感測單元組11_n包括雷達單元112_n與光達單元113_n，以此類推。以感測單元組11_1為例，雷達單元112_1可發射電磁波，並且接收經由本車附近的至少一個物體反射的電磁波。光達單元113_1可發射雷射光，並且接收經由本車附近的至少一個物體反射的雷射光。

在一實施例中，車輛碰撞偵測系統10至少包括四個感測單元組，且此四個感測單元組可分別設置在本車的四個側邊。然而，在本實施例中，車輛碰撞偵測系統10至少包括八個感測單元組，其中四個感測單元組分別設置在本車的四個側邊，而另外四個感測單元組則可進一步設置在本車的四個角落或轉角處附近，以擴大感測單元組的偵測範圍。

舉例來說，圖1B為根據本發明之一實施例所繪示的應用此車輛碰撞偵測系統的車輛。請參照圖1B，車輛11(以下統稱為本車11)可應用圖1A中的車輛碰撞偵測系統10，且本車11具有側邊102、104、106及108與轉角處101、103、105及107，其中側邊102相對側邊104，並且側邊106相對側邊108。在一實施例中，假設車輛碰撞偵測系統10包括四個感測單元組11_1~11_4，則感測單元組11_1~11_4可分別設置在本車11的側邊102、104、106、108之中心點或中心點附近，以偵測本車11的前、後、左、右四個方向附近的物體。

此外，在本實施例中，假設車輛碰撞偵測系統10包括八個感測單元組11_1~11_8，則感測單元組11_1~11_4可分別設置在本車11的側邊102、104、106、108之中心點或中心點附近，並且感測單元組11_5~11_8可分別設置於本車11的轉角處101、103、105、107，使得感測單元組11_1~11_8對于周圍物體的偵測範圍幾乎涵蓋本車11向外的360度。然而，感測單元組的數量還可視實務上的需求加以增減，而不限於上述。

圖2為根據本發明之一實施例所繪示的車輛碰撞偵測方法的流程圖。以下將以圖2搭配圖1A來對本發明實施例的車輛碰撞偵測方法以及車輛碰撞偵測系統10作詳細說明。

請參照圖1A與圖2，在步驟S210中，透過感測單元組11_1~11_n發射無線電波與雷射光，並且接收經由至少一物體反射的無線電波與雷射光。在本實施例中，此至少一物體可以包括本 車11附近的交通工具、行人、建築物及馬路上的障礙物等，且不限於此。藉此，在一實施例中，透過由感測單元組11_1~11_n發射且經由此至少一物體反射回來的無線電波與雷射光，車輛碰撞偵測系統10可初步獲得此至少一物體的數量以及其分別與本車11的相對位置等等。

然而，由於本車11附近的物體不一定都會對本車11造成威脅，部分或全部的物體可能是等速度的與本車11平行前進或跟隨在本車11後方等等，若同時對本車11附近的所有物體進行持續地監視與移動軌跡的持續估測等等，容易因運算量過大而造成系統資源耗盡及/或多餘電力浪費等等。因此，在步驟S220中，偵測模組12可根據經由此至少一物體反射的無線電波與雷射光，決定是否從此至少一物體中決定一個或多個監視目標。也就是說，偵測模組12可從本車11附近的物體中篩選出未來有較大可能對本車11造成威脅的物體(例如，衝撞本車11)，作為需要持續監視的目標(以下統稱為監視目標)。反之，當此至少一物體對本車11造成威脅的機率都不高時，偵測模組12也可以不設定任何監視目標，以節省電力消耗及/或系統資源。

舉例來說，圖3為根據本發明之一實施例所繪示的車輛碰撞偵測系統之使用情境示意圖。請參照圖3，感測單元組11_8持續朝向本車11的右後方(例如，車輛31所在的方向)發射無線電波與雷射光，並接收經由車輛31反射回來的無線電波與雷射光。透過比較經由車輛31反射的無線電波的發射頻率與接收頻率，偵 測模組12可以初步得知車輛31是否逐漸向本車11靠近。舉例來說，假設被感測單元組11_8發射的無線電波在被發射時具有一發射頻率，且車輛31沿著箭頭方向32逐漸向本車11靠近。當感測單元組11_8接收到經由車輛31反射的無線電波時，此反射回來的無線電波應該具有大於其發射頻率的一接收頻率。反之，當車輛31逐漸遠離本車11時，則感測單元組11_8所接收到的反射回來的無線電波的接收頻率應小於其發射頻率。

此外，透過比較先後發射出去的雷射光的飛行時間，偵測模組12也可以得知車輛31是否逐漸向本車11靠近。舉例來說，偵測模組12可以統計經由車輛31反射回來的雷射光個別從被感測單元組11_8發射出去至被接收到所經過的飛行時間，並根據此些飛行時間更為精確且快速地決定車輛31是否逐漸向車輛31靠近。例如，當車輛31逐漸向本車11靠近時，先被發射出去的雷射光的飛行時間應比後發射出去的雷射光的飛行時間來得長。反之，當車輛31逐漸遠離本車11時，先被發射出去的雷射光的飛行時間則應比後發射出去的雷射光的飛行時間來得短。值得一提的是，在本實施例中，電磁波與雷射光可以同時或者依序被用來對車輛附近的物體進行定位，本發明不對其限制。

舉例來說，由於無線電波的優點是相對於雷射光其較無指向性(directivity)，且其可偵測範圍較廣，但其缺點是相對於雷射光其傳播速度較慢，因此，在本實施例中，除了同時使用電磁波與雷射光來對本車附近的物體進行定位之外，偵測模組12也可 以先透過無線電波來初步篩選本車11附近較具威脅性的物體，然後再接續利用先後發射的兩個或兩個以上的雷射光個別的飛行時間來對通過初步篩選的物體進行進一步篩選，從而選出最需要對其進行持續監視的物體作為監視目標。

舉例來說，圖4為根據本發明之一實施例所繪示的決定監視目標的流程示意圖。請參照圖3與圖4，接續上述範例，在步驟S402中，偵測模組12判斷經由車輛31反射回來的無線電波的其中之一(以下統稱為第一無線電波)的接收頻率(以下統稱為第一接收頻率)是否大於其發射頻率(以下統稱為第一發射頻率)。當第一接收頻率大於第一發射頻率時，表示車輛31逐漸朝向本車11靠近，因此在步驟S404中，偵測模組12更新車輛31的一個危險係數(以下統稱為第一危險係數)。例如，偵測模組12可以將第一危險係數加上一預設值(例如，1)。反之，當第一接收頻率沒有大於第一發射頻率時，表示車輛31沒有朝向本車11接近(例如，車輛31等速度的與本車11同時前進)，因此偵測模組12例如是重複執行步驟S402。

接續於步驟S404，在步驟S406中，偵測模組12判斷車輛31的第一危險係數是否大於或等於一門檻值(以下統稱為第一門檻值)。當車輛31的第一危險係數沒有大於或等於第一門檻值時，偵測模組12重複執行步驟S402，繼續利用無線電波對車輛31進行初步評估。反之，當車輛31的第一危險係數大於或等於第一門檻值時，表示車輛31已通過初步篩選，可以利用反應速度較 快的雷射光來對其作進一步的篩選。因此，在步驟S408中，偵測模組12判斷經由車輛31反射的雷射光中較早被發射的雷射光(以下統稱為第一雷射光)的飛行時間(以下統稱為第一飛行時間)是否大於經由車輛31反射的雷射光中相對於第一雷射光而較晚被發射的另一雷射光(以下統稱為第二雷射光)的飛行時間(以下統稱為第二飛行時間)。

當第一飛行時間大於第二飛行時間時，表示車輛31持續朝向本車11接近，因此在步驟S410中，偵測模組12更新車輛31的另一個危險係數(以下統稱為第二危險係數)。例如，偵測模組12可以將車輛31的第二危險係數加上一預設值(例如，1)。然後，在步驟S412中，偵測模組12判斷第二危險係數是否等於或大於另一門檻值(以下統稱為第二門檻值)。當第二危險係數等於或大於第二門檻值時，在步驟S414中，偵測模組12將車輛31設為監視目標。特別是，在執行步驟S414時，若同時已經存在其他的一個或多個監視目標，則偵測模組12可將車輛31設為此一個或多個監視目標之外的另一個監視目標。在本實施例中，同時存在的監視目標之最大數量例如是八個(對應於本車11的感測單元組11_1~11_8)，但此數量可視實務上的需求加以調整。

另一方面，若偵測模組12在步驟S408或步驟S412中的判斷結果為否，也就是第一飛行時間沒有大於第二飛行時間，或者第二危險係數沒有大於或等於第二門檻值時，在步驟S416中，偵測模組12更新其在步驟S408與步驟S412中判定為否的次數總 和(例如，將步驟S408與步驟S412中判定為否的次數總和加一)，並且判斷此次數總和是否超過一預設次數。也就是說，此預設次數可用來作為判斷是否持續利用雷射光判斷車輛31之動向的指標。

若偵測模組12在步驟S408與步驟S412中判定為否的次數總和沒有超過此預設次數，表示車輛31可能是持續地向本車11靠近但目前的比對次數不足，或者車輛31一下往本車11靠近，一下遠離本車11，因此偵測模組12在步驟S416之後重複執行步驟S408，以持續透過經由車輛31反射的雷射光之飛行時間來判斷車輛31是否仍持續朝向本車11接近。反之，若此次數總和已超過此預設次數，表示車輛31對本車11的威脅性還不算太高，或者車輛31可能已經逐漸遠離，因此偵測模組12重複執行步驟S402，重新利用無線電波來對車輛31的動向進行初步判讀。

值得一提的是，雖然上述實施例皆是以配置在本車11右後方的感測單元組11_8來作為範例，然而，在一實施例中，當車輛31加速移動至本車11右方或相對於本車11的其他方位時，則配置在本車11右方的感測單元組11_2或者其他的感測單元組也可以接收經由車輛31反射的無線電波及/或雷射光，或者同時發射其他的無線電波及/或雷射光至車輛31等等，視當下車輛31與本車11的相對位置而定。此外，當多個物體或監視目標同時出現在相對於本車11的多個方位時，配置在本車11上的部份或全部的感測單元組也可以各自發射無線電波及/或雷射光，並且接收經由 各個物體或監視目標反射的無線電波及/或雷射光等，視實務上的需求而定。

請再次參照圖1A與圖2，在決定監視目標之後，在步驟S230中，定位估測模組13可以根據經由監視目標反射之雷射光(以下統稱為特定雷射光)個別的飛行時間，獲得各個監視目標與本車11的相對位置。例如，根據經由車輛31反射的特定雷射光，定位估測模組13可得知車輛31位於本車11的右後方，且持續向本車11接近。

此外，在步驟S230中，定位估測模組13還可以根據這些特定雷射光之飛行時間，估測各個監視目標在未來的警戒時間範圍內與本車11之間的相對距離。值得一提的是，在此提及的警戒時間範圍例如是在本車11行進間，從其緊急煞車至完全停下而不會與前車發生碰撞所需的緩衝/煞車時間，其具體時間長度可以是根據兩秒規則(two second rule)或三秒規則(three second rule)等與安全剎車距離有關的規範而定。此外，此警戒時間範圍也可以根據本車11當下的速度、加速度，或者本車11與其餘車輛(例如，車輛31)之間的相對速度、相對加速度及/或相對距離等資訊而動態地調整，本發明不對其限制。

舉例來說，在車輛31被設為監視目標之後，定位估測模組13可以根據經由車輛31反射的多個特定雷射光個別的飛行時間，持續獲得車輛31與本車11之間的相對距離、相對速度及相對加速度等資訊。例如，定位估測模組13可以根據光速v_Light(約 299,792,458m/s)以及連續量測到的經由車輛31反射的三個特定雷射光個別的飛行時間fly_t1、fly_t2及fly_t3，獲得過去的三個時間點本車11與車輛31之間的相對距離。例如，定位估測模組13可以利用d1=0.5×v_Light×fly_t1算出過去的第一個時間點本車11與車輛31之間的相對距離d1，利用d2=0.5×v_Light×fly_t2算出過去的第二個時間點本車11與車輛31之間的相對距離d2，並且利用d3=0.5×v_Light×fly_t3算出過去的第三個時間點本車11與車輛31之間的相對距離d3。其中過去的第一時間點早於過去的第二時間點，且過去的第二時間點早於過去的第三時間點。

接著，定位估測模組13可以根據每兩個特定雷射光的發射間隔時間td以及所計算出的相對距離d1~d3，獲得對應於上述第二時間點與第三時間點本車11與車輛31之間的相對速度。例如，定位估測模組13可以利用(d2-d1)×(1/td)算出上述第二時間點本車11與車輛31之間的相對速度v1，並且利用(d3-d2)×(1/td)算出上述第三時間點本車11與車輛31之間的相對速度v2。

然後，定位估測模組13可以根據計算出的相對速度v1與v2獲得對應於上述第三時間點本車11與車輛31之間的相對加速度。例如，定位估測模組13可以利用(v2-v1)×(1/td)算出上述第三時間點本車11與車輛31之間的相對加速度a1。

接著，定位估測模組13可以根據所獲得的車輛31與本車11之間的相對距離、相對速度及相對加速度，估測車輛31在 未來的警戒時間範圍內與本車11之間的相對距離。舉例來說，假設警戒時間範圍為3秒，定位估測模組13可以利用所獲得的相對距離d3、相對速度v2及相對加速度a1算出未來的1~3秒內車輛31與本車11之間的至少一個相對距離。例如，經過1秒時車輛31與本車11之間的相對距離、經過2秒時車輛31與本車11之間的相對距離，以及經過3秒時車輛31與本車11之間的相對距離。

此外，定位估測模組13也可以將車輛31與本車11之間的相對距離、相對速度及相對加速度個別以X軸分量值與Y軸分量值來表示。舉例來說，如圖3所示，箭頭方向32可以分解為X軸方向33_1與Y軸方向33_2。定位估測模組13可以將車輛31與本車11之間的相對距離以X軸相對距離與Y軸相對距離表示，將車輛31與本車11之間的相對速度以X軸相對速度與Y軸相對速度表示，並且將車輛31與本車11之間的相對加速度以X軸相對加速度與Y軸相對加速度表示。

接著，定位估測模組13可以參照上述計算方式，利用相對距離d3的X軸分量(X軸相對距離)、相對速度v2的X軸分量(X軸相對速度)及相對加速度a1的X軸分量(X軸相對加速度)估算未來的1~3秒內車輛31與本車11之間的至少一X軸相對距離，並且利用相對距離d3的Y軸分量(Y軸相對距離)、相對速度v2的Y軸分量(Y軸相對速度)及相對加速度a1的Y軸分量(Y軸相對加速度)算出未來的1~3秒內車輛31與本車11之間的至少一Y軸相對距離。

請再次參照圖1A與圖2，在步驟S240中，監測模組14判斷車輛31在未來的警戒時間範圍內與本車11之間的相對距離是否符合碰撞發生條件，並且在所估測的相對距離符合此碰撞發生條件時，執行本車11的緊急應變程序。

舉例來說，監測模組14可以判斷所估測的未來1~3秒內的任一秒車輛31與本車11之間的相對距離是否為零。當未來的1~3秒內的任一秒車輛31與本車11之間的相對距離為零時，監測模組14判定其符合碰撞發生條件，並且執行本車11的緊急應變程序。例如，當定位估測模組13估算經過1秒後車輛31與本車11之間的相對距離為10cm，監測模組14判定此相對距離不為零。然後，當定位估測模組13估算經過2秒後車輛31與本車11之間的相對距離為0cm或者小於0cm時，監測模組14判定此相對距離為零，並且隨即執行本車11的緊急應變程序。類似於上述，所述車輛31與本車11之間的相對距離為零，例如是車輛31與本車11之間的X軸相對距離為零且車輛31與本車11之間的Y軸相對距離為零，在此不加以贅述。

此外，上述車輛31與本車11之間的相對距離，可以是以通用的距離單位(例如，cm)作為評估單位，或者是以自訂的網格(grid)單位來計算。舉例來說，在一實施例中，定位估測模組13可以根據預設的網格單位，將車輛31在未來的警戒時間範圍內與本車11之間的相對距離轉換為網格距離。然後，監測模組14可以判斷所獲得的網格距離是否為零，並且當此網格距離為零時， 執行本車11的緊急應變程序。

舉例來說，對應於未來的第N秒(N小於或等於警戒時間範圍)所估測出的車輛31與本車11之間的X軸相對距離，定位估測模組13可以將此X軸相對距離除以網格單位，而獲得X軸距離基準值。接著，定位估測模組13可以分別將X軸距離基準值分別代入floor函數與ceil函數，其中，floor函數可輸出小於X軸距離基準值的最大整數，並且ceil函數可輸出大於X軸距離基準值的最小整數。也就是說，在將X軸距離基準值分別代入floor函數與ceil函數之後，定位估測模組13可分別獲得第一X軸距離候選值與第二X軸距離候選值。

然後，定位估測模組13可以將X軸距離基準值減去第一X軸距離候選值，而獲得第一X軸比較值，並將第二X軸距離候選值減去X軸距離基準值，而獲得第二X軸比較值。然後，定位估測模組13可以判斷第一X軸比較值是否小於或等於第二X軸比較值。若第一X軸比較值小於或等於第二X軸比較值，定位估測模組13將第一X軸距離候選值設為對應於經過N秒時(或未來的第N秒內)車輛31與本車11之間的X軸網格距離。反之，若第一X軸比較值沒有小於或等於第二X軸比較值，則定位估測模組13可將第二X軸距離候選值設為對應於經過N秒時(或未來的第N秒內)車輛31與本車11之間的X軸網格距離。

也就是說，假設預設的網格單位為10cm，且對應於經過1秒時(或未來的1秒內)所估測出的車輛31與本車11之間的X軸 相對距離為52cm。定位估測模組13可以將52除以網格單位(即，10)，而獲得5.2。接著，定位估測模組13可以將5.2分別代入floor函數與ceil函數，而分別獲得5與6。接著，定位估測模組13將5.2減去5，而獲得0.2，並將6減去5.2，而獲得0.8。然後，定位估測模組13可以判斷0.2是否小於或等於0.8。在本範例中，由於0.2小於0.8，因此定位估測模組13可將5設為對應於經過1秒時(或未來的1秒內)車輛31與本車11之間的X軸網格距離。以此類推，上述轉換方式同樣適用於將車輛31與本車11之間的Y軸相對距離轉換為車輛31與本車11之間的Y軸網格距離，在此不重複贅述。

藉此，定位估測模組13可以獲得車輛31在未來的警戒時間範圍內與本車11之間的至少一X軸網格距離與至少一Y軸網格距離。然後，對應於未來的警戒時間範圍內的一特定時間點(例如，未來的警戒時間範圍內的任一秒)，當估測出的車輛31與本車11之間的X軸網格距離為零且Y軸網格距離也為零時，監測模組14可隨即執行本車11的緊急應變程序。舉例來說，假設警戒時間範圍為3秒，且定位估測模組13估測未來的2秒內車輛31與本車11之間的X軸相對距離與Y軸相對距離分別為2cm與3cm。透過上述轉換方式，定位估測模組13可將X軸相對距離(即，2cm)與Y軸相對距離(即，3cm)分別轉換為X軸網格距離(即，0)與Y軸網格距離(即，0)。此時，由於X軸網格距離與Y軸網格距離皆為零，因此監測模組14可隨即執行本車11的緊急 應變程序。

此外，請再次參照圖1A與圖1B，假設本車11還包括螢幕15、警示器16、安全氣囊裝置17及無線通訊裝置18的至少其中之一或其組合。螢幕15、警示器16、安全氣囊裝置17及無線通訊裝置18皆例如是配置在本車11的內部。

在監測模組14執行本車11的緊急應變程序時，監測模組14可以控制螢幕15顯示警示訊息、控制警示器16顯示警示燈號及/或透過警示器16或本車11內建的揚聲器發出警示音，以告知駕駛人與乘客即將發生碰撞及可能發生碰撞的位置。以圖3為例，當車輛31沿著箭頭方向持續向本車11接近，且定位估測模組13判定車輛31即將在未來的2秒內撞擊本車11時，監測模組14可以控制螢幕15顯示「即將有車輛在2秒內撞擊本車右後方」等警示訊息，或控制警示器16發出對應的語音。此外，監測模組14也可以控制安全氣囊裝置17彈出安全氣囊及/或控制無線通訊裝置18發送緊急訊息或撥打緊急電話至特定對象(例如，親友、修車廠、保險公司、警察局及/或消防局等等，不限於此)。然而，除上述列舉的項目外，若本車11還包括任何設置在本車11內部而用以降低車禍傷亡情形的防護機制，例如頸椎保護裝置等等，則監測模組14在執行緊急應變程序時將會一併將其啟動。例如，在執行緊急應變程序時，監測模組14還可驅動本車11的頸椎保護裝置。

此外，在一實施例中，監測模組14也可以透過有線或無 線等方式與駕駛人或乘客的手機、智慧型手機或平板電腦(Tablet PC)等行動裝置建立連線，以透過駕駛人或乘客的行動裝置自動發送上述緊急訊息、撥打緊急電話、顯示上述警示訊息及/或發出警示音等等，視實務上的需求而定。

值得一提的是，雖然上述範例皆是以圖3的車輛31作為監視目標的範例對本發明進行說明。但是，本發明並不限制一次只能同時針對一個監視目標進行監視。

舉例來說，圖5為根據本發明之另一實施例所繪示的車輛碰撞偵測系統之使用情境示意圖。請參照圖5，假設車輛51位於本車11的左前方，車輛52位於本車11的右方，並且車輛53位於本車11的後方。此時，本車11可以同時透過感測單元組11_5、11_2及11_4對車輛51~53進行目前動向的偵測與未來動向的估測。

此外，在一實施例中，監測模組14還可以控制螢幕15即時顯示本車11附近的物體及/或監視目標的分佈位置圖。舉例來說，監測模組14可以根據定位估測模組13輸出的資料，控制螢幕15即時顯示本車11附近的一預設範圍內的所有物體與本車11的相對位置。其中，此預設範圍視感測單元組11_1~11_n發射的無線電波及/或雷射光的強度而定。藉此，駕駛人可以隨時查看螢幕15，而透過此分佈位置圖得知本車11附近物體(例如，圖5的車輛51~53)的分布情形。

此外，為避免在行車過程中影響原本由螢幕15顯示的導 航(navigation)等功能畫面，在一實施例中，若目前不存在監視目標(即，監視目標的數量為零)，則此分佈位置圖不會被顯示在螢幕15上。當有一個或多個監視目標被決定(即，監視目標的數量不為零)時，定位估測模組13才會將螢幕15的畫面從原先的導航等功能畫面切換為顯示監視目標的分佈位置圖，或者在螢幕15上的一部份區域顯示監視目標的分佈位置圖。在本實施例中，監視目標的分佈位置圖可包括呈現各個監視目標與本車11當前的相對位置，並且標記有每一個監視目標相對於本車11的目前速度、目前加速度及/或目前相對距離等有助於駕駛人得知監視目標之動向的輔助資訊。此外，經過換算，監視目標的分佈位置圖也可標記各個監視目標的目前速度及/或目前加速度等等，視實務上的需求而定。藉此，當螢幕15上顯示有此分佈位置圖時，駕駛人可以隨即提高警覺，並透過螢幕15即時得知是否有動向可疑的車輛，而可即時據以作出反應。

舉例來說，圖6為根據本發明之一實施例所繪示的監視目標的分佈位置圖的示意圖。請參照圖6，對應於圖5中的本車11及車輛51~53，分佈位置圖61顯示有本車601與監視目標611~613個別的相對位置，以及監視目標611~613個別與本車601之間的目前相對速度v、目前加速度a及目前相對距離d等輔助資訊。

值得一提的是，在本實施例中，偵測模組12、定位估測模組13及監測模組14是安裝於本車11上，例如與本車11內建 的電腦系統結合。其中，偵測模組12、定位估測模組13及監測模組14可以是分別以軟體或韌體模組來實施，並且儲存於本車11內建的電腦系統之儲存媒體(例如，記憶體或硬碟等)。當此些軟體或韌體模組被載入至此電腦系統的處理器時，此電腦系統的處理器可運行此些軟體或韌體模組，以執行上述方法步驟。此外，在一實施例中，偵測模組12、定位估測模組13及監測模組14也可以安裝於駕駛人或乘客的手機、智慧型手機或平板電腦等行動裝置內，而可由此行動裝置的處理器運行，並可透過有線或無線之方式連接至設置在本車11上的感測單元組11_1~11_n、螢幕15、警示器16、安全氣囊裝置17等，本發明不對其限制。此外，在一實施例中，上述偵測模組12、定位估測模組13及監測模組14也可以是分別以硬體電路來實施，本發明不對其限制。

綜上所述，本發明可在即將發生碰撞事件之前，預先得知可能發生碰撞的時間點與碰撞位置，從而在碰撞發生前的一警戒時間範圍內及時執行緊急應變程序。藉此，可有效降低車禍傷亡機率及/或提升車禍發生後的災害處理效率。此外，在此危險警戒時間內，根據本車未來可能被撞擊的位置，駕駛人也可以手動或者由系統自動執行加速、閃避或煞車等動作，從而避免碰撞發生。此外，本發明之範疇涵蓋車輛碰撞偵測系統、方法以及應用此車輛碰撞偵測系統的各式車輛，視實務上的需求而定。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧車輛碰撞偵測系統

11_1~11_n‧‧‧感測單元組

112_1~112_n‧‧‧雷達單元

113_1~113_n‧‧‧光達單元

12‧‧‧偵測模組

13‧‧‧定位估測模組

14‧‧‧監測模組

15‧‧‧螢幕

16‧‧‧警示器

17‧‧‧安全氣囊裝置

18‧‧‧無線通訊裝置

Claims (14)

1. 一種車輛碰撞偵測系統，包括：多個感測單元組，設置於一車輛的外部或內部，該些感測單元組用以發射多個無線電波與多個雷射光，並且接收經由至少一物體反射的該些無線電波與該些雷射光；一偵測模組，耦接該些感測單元組，用以根據經由該至少一物體反射的該些無線電波與該些雷射光，決定該車輛附近是否存在至少一監視目標；一定位估測模組，耦接該偵測模組，用以在該車輛附近存在該至少一監視目標時，估測該至少一監視目標中的一第一監視目標在未來的一警戒時間範圍內與該車輛之間的至少一第一相對距離；以及一監測模組，耦接該定位估測模組，用以在該至少一第一相對距離的其中之一符合一碰撞發生條件時，執行該車輛的一緊急應變程序，其中該偵測模組根據經由該至少一物體反射的該些無線電波個別的一發射頻率、經由該至少一物體反射的該些無線電波個別的一接收頻率，以及經由該至少一物體反射的該些雷射光個別的一飛行時間，決定該車輛附近的該至少一監視目標。
2. 如申請專利範圍第1項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該些感測單元組分別包括一雷達單元與一光達單元。
3. 如申請專利範圍第1項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該 些感測單元組至少包括四個感測單元組，並且該四個感測單元組分別設置在該車輛的第一側邊、第二側邊、第三側邊及第四側邊，其中該第二側邊相對該第一側邊，並且該第三側邊相對該第四側邊。
4. 如申請專利範圍第1項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該偵測模組判斷經由該至少一物體中的一第一物體反射的該些無線電波中的一第一無線電波的一第一接收頻率是否大於該第一無線電波的一第一發射頻率，當該第一接收頻率大於該第一發射頻率時，該偵測模組更新該第一物體的一第一危險係數，當該第一危險係數大於或等於一第一門檻值時，該偵測模組判斷經由該第一物體反射的該些雷射光中的一第一雷射光的一第一飛行時間是否大於經由該第一物體反射的該些雷射光中的一第二雷射光的一第二飛行時間，其中該第一雷射光早於該第二雷射光被發射，當該第一飛行時間大於該第二飛行時間時，該偵測模組更新該第一物體的一第二危險係數，當該第二危險係數等於或大於一第二門檻值時，該偵測模組將該第一物體設為該至少一監視目標中的該第一監視目標。
5. 如申請專利範圍第1項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該定位估測模組根據經由該至少一監視目標中的該第一監視目標反射的多個特定雷射光個別的一飛行時間，獲得該第一監視目標與 該車輛之間的至少一第二相對距離、至少一相對速度及至少一相對加速度，並且根據該至少一第二相對距離、該至少一相對速度及該至少一相對加速度，估測該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一相對距離。
6. 如申請專利範圍第5項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該至少一第一相對距離包括至少一第一X軸相對距離與至少一第一Y軸相對距離，該至少一第二相對距離包括至少一第二X軸相對距離與至少一第二Y軸相對距離，該至少一相對速度包括至少一X軸相對速度與至少一Y軸相對速度，並且該至少一相對加速度包括至少一X軸相對加速度與至少一Y軸相對加速度，其中該定位估測模組根據該第一監視目標與該車輛之間的該至少一第二X軸相對距離、該至少一X軸相對速度及該至少一X軸相對加速度，估測該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一X軸相對距離，其中該定位估測模組根據該第一監視目標與該車輛之間的該至少一第二Y軸相對距離、該至少一Y軸相對速度及該至少一Y軸相對加速度，估測該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一Y軸相對距離，對應於未來的該警戒時間範圍內的一特定時間點，當該至少一第一X軸相對距離的其中之一為零且該至少一第一Y軸相對距離的其中之一為零時，該監測模組執行該車輛的該緊急應變程序。
7. 如申請專利範圍第1項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該 定位估測模組更根據一預設網格單位將該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一相對距離轉換為至少一網格距離，當該至少一網格距離的其中之一為零時，該監測模組判定該至少一第一相對距離的其中之一符合該碰撞發生條件，而執行該車輛的該緊急應變程序。
8. 如申請專利範圍第1項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該監測模組更控制該車輛的一螢幕即時顯示該至少一監視目標的一分佈位置圖，其中該分佈位置圖包括呈現該至少一監視目標個別與該車輛的一目前相對位置，並且在該分佈位置圖上標記該至少一監視目標個別相對於該車輛的一目前相對速度、一目前相對加速度及/或一目前相對距離。
9. 如申請專利範圍第1項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該緊急應變程序包括控制該車輛的一螢幕顯示一警示訊息、控制該車輛的一警示器輸出一警示音、控制該車輛的一安全氣囊裝置彈出一安全氣囊、驅動該車輛的一頸椎保護裝置，以及控制該車輛的一無線通訊裝置發送一緊急訊息的至少其中之一或其組合。
10. 如申請專利範圍第9項所述的車輛碰撞偵測系統，其中該警示訊息與該警示音的其中之一或其組合包括提示該車輛與該第一監視目標未來可能的一碰撞位置。
11. 一種車輛碰撞偵測方法，包括：透過設置於一車輛之外部或內部的多個感測單元組，發射多 個無線電波與多個雷射光，並且接收經由至少一物體反射的該些無線電波與該些雷射光；根據經由該至少一物體反射的該些無線電波與該些雷射光，決定該車輛附近是否存在至少一監視目標；在該車輛附近存在該至少一監視目標時，估測該至少一監視目標中的一第一監視目標在未來的一警戒時間範圍內與該車輛之間的至少一第一相對距離；以及在該至少一第一相對距離的其中之一符合一碰撞發生條件時，執行該車輛的一緊急應變程序，其中根據經由該至少一物體反射的該些無線電波與該些雷射光，決定該車輛附近是否存在該至少一監視目標的步驟包括：根據經由該至少一物體反射的該些無線電波個別的一發射頻率、經由該至少一物體反射的該些無線電波個別的一接收頻率，以及經由該至少一物體反射的該些雷射光個別的一飛行時間，決定該車輛附近的該至少一監視目標。
12. 如申請專利範圍第11項所述的車輛碰撞偵測方法，其中根據經由該至少一物體反射的該些無線電波個別的該發射頻率、經由該至少一物體反射的該些無線電波個別的該接收頻率，以及經由該至少一物體反射的該些雷射光個別的該飛行時間，決定該車輛附近的該至少一監視目標的步驟包括：判斷經由該至少一物體中的一第一物體反射的該些無線電波中的一第一無線電波的一第一接收頻率是否大於該第一無線電波 的一第一發射頻率；當該第一接收頻率大於該第一發射頻率時，更新該第一物體的一第一危險係數；當該第一危險係數大於或等於一第一門檻值時，判斷經由該第一物體反射的該些雷射光中的一第一雷射光的一第一飛行時間是否大於經由該第一物體反射的該些雷射光中的一第二雷射光的一第二飛行時間，其中該第一雷射光早於該第二雷射光被發射；當該第一飛行時間大於該第二飛行時間時，更新該第一物體的一第二危險係數；以及當該第二危險係數等於或大於一第二門檻值時，將該第一物體設為該至少一監視目標中的該第一監視目標。
13. 如申請專利範圍第11項所述的車輛碰撞偵測方法，其中估測該至少一監視目標中的該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一相對距離之步驟包括：根據經由該至少一監視目標中的該第一監視目標反射的多個特定雷射光個別的一飛行時間，獲得該第一監視目標與該車輛之間的至少一第二相對距離、至少一相對速度及至少一相對加速度；以及根據該至少一第二相對距離、該至少一相對速度及該至少一相對加速度，估測該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一相對距離。
14. 如申請專利範圍第11項所述的車輛碰撞偵測方法，其中 估測該至少一監視目標中的該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一相對距離之步驟包括：根據一預設網格單位將該第一監視目標在未來的該警戒時間範圍內與該車輛之間的該至少一第一相對距離轉換為至少一網格距離；以及當該至少一網格距離的其中之一為零時，判定該至少一第一相對距離的其中之一符合該碰撞發生條件。